2014年10月6日 星期一

宇宙的誕生

凱峰學長出國前借給我好幾本《牛頓》雜誌,學長很推薦其中一篇文章:〈宇宙真的是從「無」中誕生的嗎?〉,今天早上我把這篇文章讀完了,深深覺得這真是一篇好文章呢 @@

這篇文章是在探討宇宙誕生時的狀態為何。目前科學家認為宇宙誕生時是一個很微小的點,後來經歷一場大霹靂,才空間暴脹成現在的宇宙。依據廣義相對論,膨脹的宇宙如果一直往過去回溯,最後會收縮成體積為零,而密度、溫度無限大的點(奇異點),但在這個奇異點上,許多物理計算都會變成無法計算,讓科學家質疑透過廣義相對論計算而得的奇異點是否可以信賴,轉而試圖從量子論的觀點探求宇宙的起源。

依據測不準原理,在極短時間下,物質連存在與否都處於不確定的狀態。這是基於能量與時間的不確定性,當時間極短時,空間中的能量是會不斷起伏的,有可能具有非常高能量的瞬間。又依據相對論,在瞬間具有高能量的場所,能量可以轉換為粒子,所以即使是在本應空無一物的真空中,也有可能有粒子像鬼魅一樣突然產生,又隨即消滅。

在宇宙誕生之初,也有許多的小宇宙不斷誕生,隨即又不斷消滅。但當這些小宇宙變大到一定的規模時,小宇宙不但不會馬上消滅,反而會發生急速的膨脹。小宇宙要變大到可以急速膨脹的規模,需要極高的能量,也就是要越過依堵很高的能量障壁才能辦到,非常困難。

但依據量子力學的穿隧效應,由於時間極短下,能量的不確定性極高。所以小宇宙在機率下,有可能發生穿隧效應,在瞬間得到很高的能量,跨越能量障壁,變成暴脹的宇宙。而且在發生穿隧效應時,還會經過一段「虛數的時間」,在這段「虛數的時間」裡,加速度的方向是相反的,幫助小宇宙變成暴脹的宇宙。小宇宙暴脹後,就變成現在我們所處的宇宙。

而且,科學家進一步發現,不但小宇宙可以發生穿隧效應,更小一點的小宇宙也可以發生穿隧效應,甚至當小宇宙的大小為零時,發生穿隧效應的機率也不為零。所以,可以說我們所處的宇宙,可能是從無中誕生的。

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